套管介质损耗因数和电容量试验

介质损耗高压套管的测试试验接线及试验设备介质损耗因数的定义绝缘介质在交流电压作用下的等值回路及相量图如图3-1所示。

图3-1绝缘介质在交流电压作用下的等值回路及相量图众所周知，在某一确定的频率下，介质可用确定的电阻与一确定的电容并联来等效，流过介质的电流由两部分组成，I CX 为电容性电流的无功分量，I RX 为电阻性电流的有功分量，介质的有功损耗将引起绝缘的发热，同时介质也存在着散热，而发热、散热跟表面积等有关，为此应测试与体积相对无关的量来判断绝缘状况，为此测试有功损耗除以无功损耗的值，此比值即为介质损耗因数。

Q=U ·I CXP=U ·I RX则Q P =CX RX I I =tg δ (3-1)从公式（3-1）可以看到图3-1中介质损耗因数即为介质损失角δ的正切值tg δ。

试验目的高压套管大量采用油纸电容型绝缘结构，这类绝缘结构具有经济实用的优点。

但当绝缘中的纸纤维吸收水分后，纤维中的β氢氧根之间的相互作用变弱，导电性能增加，机械性能变差，这是造成绝缘破坏的重要原因。

受潮的纸纤维中的水分，可能来自绝缘油，也可能来自绝缘中原先存在的局部受潮部分，这类设备受潮后，介质损耗因数会增加。

液体绝缘材料如变压器油，受到污染或劣化后，极性物质增加，介质损耗因数也会从清洁状态下的0.05%左右上升到0.5%以上。

除了用介质损耗因数的大小及变化趋势判断设备的绝缘状况外，电容量的变化也可以发现电容型设备的绝缘的损坏。

如一个或几个电容屏发生击穿短路，电容量会明显增加。

由此可见，测量绝缘介质的介质损耗因数及电容量可以有效地发现绝缘的老化、受潮、开裂、污染等不良状况。

典型介损测试仪的原理接线图从20年代即开始使用西林电桥测量tgδ，目前介损测试电桥已向全自动、高精度、良好抗干扰性能方向发展，比较经典的有三种原理即西林型电桥、电流比较型电桥及M型电桥。

下面分别作简要的介绍：（1）西林电桥的原理图3-2所示图3-2西林电桥的原理图图中当电桥平衡时，G显示为零，此时3RZx=4ZZx根据实部虚部各相等可得：tgδ=ωR4C4C≈RRCn34（当tgδ＜＜1时）根据R3、C4、R4的值可计算得出tgδ、C的值。

1000kV系统电气装置安装工程电气设备交接试验标准10 套管10．0．1 1000kV套管的交接试验应包括下列内容：1 油浸式套管试验项目：1)外观检查；2)套管主绝缘的绝缘电阻测量；3)主绝缘介质损耗因数tanδ和电容量测量；4)末屏对地和电压抽头对地的绝缘电阻测量；5)末屏对地的介质损耗因数tanδ测量；6)电压抽头对地耐压试验。

2 SF6气体绝缘套管试验项目：1)外观检查；2)套管主绝缘的绝缘电阻测量；3)SF6套管气体试验。

10．0．2 套管应无破损、裂纹、划痕、鼓包、渗漏油，压力和油位正常。

10．0．3 测量套管主绝缘的绝缘电阻应符合下列规定：1 测量主绝缘的绝缘电阻，应使用5000V或2500V兆欧表；2 主绝缘的绝缘电阻值不应低于10000MΩ；3 测量时电压抽头应和测量末屏一并接地。

10．0．4 测量主绝缘介质损耗因数tanδ和电容量应符合下列规定：1 套管安装后，在10kV下测量变压器、电抗器用套管主绝缘的介质损耗因数tanδ和电容量；测量时应采用“正接法”，电压抽头应与测量末屏短接。

2 油浸式套管的实测电容值与产品铭牌数值相比，其偏差应小于±5％，tanδ值应无明显差别。

10．0．5 测量末屏对地和电压抽头对地的绝缘电阻应符合下列规定：1 测量末屏对地的绝缘电阻应使用2500V兆欧表，其绝缘电阻值不应低于1000MΩ，当低于该值时，应结合介质损耗因数tanδ综合判断；2 测量电压抽头对地的绝缘电阻，应使用2500V兆欧表，其绝缘电阻值不应低于2000MΩ，当低于该值时，应结合介质损耗因数tanδ综合判断。

10．0．6 测量末屏对地的介质损耗因数tanδ应符合下列规定：1 试验电压为2kV，采用“反接法”，测量时电压抽头应处于屏蔽状态；2 末屏对地介质损耗因数tanδ应与制造厂试验值无明显差异。

10．0．7 电压抽头对地耐压试验应符合下列规定：1 电压抽头对地试验电压应为抽头额定工作电压的2倍，持续时间为1min；2 如果运行中电压抽头处于接地状态，不应进行该项目。

变压器套管电容量变化诊断及处理摘要：变压器套管作为电力变压器的关键部件，它的运行质量至关重要。

电容式套管是指采用电容屏均压的套管，它以若干串接的电容芯子作为内绝缘，其电容量初值差（与出厂值或交接值比较）应不超过±5%。

本文分析了电容式套管的原理和电容量测试方法，并以案例举例说明了变压器套管电容量变化的诊断和处理。

本文提出，电容量升高时情况较严重，应考虑电容屏击穿；电容量降低时应考虑老化；受潮情况较复杂，应具体问题具体分析。

套管为低值元件，且其属于主设备的关键部件，一旦发现问题或运行质量降低，应及时进行处理，必要时进行更换。

关键词：套管；电容量；诊断；处理1 前言电力变压器作为电网运行的主设备，它的安全可靠运行直接影响了电网的安全稳定性。

而变压器套管作为电力变压器的关键部件，它的运行质量也至关重要。

在生产实践中，变压器在运行中会出现套管电容量变化的情况，本文旨在就此种情况进行分析。

2 电容式套管的运行要求电容式套管是指采用电容屏均压的套管，它以若干串接的电容芯子作为内绝缘（也称主绝缘）。

其主绝缘好坏一是看它绝缘有否受潮、劣化等，通过测量绝缘电阻和介质损耗因数（简称介损）来判断；二是看若干串接的电容屏有否击穿，通过测量电容量来判断。

其电容量初值差（与出厂值或交接值比较）应不超过±5%，介损根据绝缘材料和电压等级也有相应的注意值。

电容式套管的电容量及介损测量通常采用西林电桥，用正接线方式，其测量结果有出厂值、首次安装后的交接值、运行中的例行试验值以及检修后的修后值等。

测试中不但要看它是否超过警示值和注意值，还要与历次试验结果比较，看变化趋势。

其测量有时是单独测量（套管脱离变压器，如出厂值和修后值）。

大部分情况是安装在变压器上进行测量（安装后的交接值和运行中的例行试验值等）。

变压器电容式套管由中心导管、电容芯子、外绝缘及安装法兰等组成，其末屏测量端子将套管的总电容量划分为电容C1 和C2 两个部分，其中C1 为套管中心导管与测量端子间的电容量，是套管的主绝缘电容，R1 为主绝缘电阻（导电杆与末屏间的绝缘电阻）；C2 为测量端子（末屏）与连接套筒（法兰）间的电容量，R2 为末屏与法兰间的绝缘电阻。

变压器绕组连同套管的介质损耗因数测量及注意事项变压器绕组连同套管的介质损耗因数测量⼀、⼯作⽬的发现变压器绕组绝缘整体受潮程度。

⼆、⼯作对象SL7-1000/35型电⼒变压器变压器⼀次绕组连同套管三、知识准备见第⼀篇第四章、第⼆篇第七章第三节四、⼯作器材准备序号名称数量1 介质损耗测试仪1套2 试验警⽰围栏4组3 标⽰牌2个4 安全带2个5 绝缘绳2根6 低压验电笔1⽀7 拆线⼯具2套8 湿温度计1⽀9 计算器1个10 放电棒1⽀11 接地线2根12 短路铜导线2根13 ⾼压引线1根14 低压引线1根五、⼯作危险点分析(1)实验前后充分放电；(2)介质损耗测试仪⼀定要接地；(3)禁⽌湿⼿触摸开关或带电设备；(4)注意与其他相邻带电间隔的协调。

六、⼯作接线图图1介质损耗因数测试试验接线⽰意图七、⼯作步骤1. 试验前准备⼯作。

1)布置安全措施；2)对变压器⼀、⼆次绕组充分放电；3)试验前应将变压器套管外绝缘清扫⼲净；4)测量并记录顶层油温及环境温度和湿度。

2．试验接线。

1)将介质损耗测试仪接地端接地。

2)⼆次绕组短路接地、⾮测量绕组套管末屏接地；3)⾼压绕组短路接⾼压芯线；4)两⼈接取电源线，并⽤万⽤表测量电压是否正常，测试电源盘继电器是否正常⼯作；5)复查接线；6)接通电源。

3．试验测试过程，参数设定。

1)打开介质损耗测试仪，在菜单中选取反接法；2)对于额定电压10KV及以下的变压器为10KV，对于额定电压10KV及以上的变压器，试验电压不超过绕组的额定电压；3)打开⾼压允许开关，进⾏升压，4)测试介质损耗，5)填写试验报告。

4．测量结束的整理⼯作。

1)关闭⾼压允许开关，抄录数据；2)关闭介质损耗测试仪，切断试验电源；3)⽤放电棒对变压器⼀次绕组充分放电；4)收线，整理现场。

⼋、⼯作标准1）当变压器电压等级为35kV 及以上且容量在8000kV A及以上时，应测量介质损耗⾓正切值tanδ；2 ）被测绕组的tanδ值不应⼤于产品出⼚试验值的130%；3 ）当测量时的温度与产品出⼚试验温度不符合时，可按下表换算到同⼀温度时的数值进⾏⽐较。

附件220千伏及以上变压器用套管抽检技术要求一、套管抽检项目二、技术要求1．抽检范围覆盖公司系统2014年招标采购的220kV及以上变压器用套管的所有供应商和所有型号套管。

2．抽检方法（1）各单位组织所属物资公司、属地电科院、地市公司、变压器供应商共同开展变压器套管的抽检，并安排专业人员进行现场见证。

（2）抽检的套管试验程序和方法依据GB/T 4109-2008《交流电压高于1000V的绝缘套管》进行。

测量套管介质损耗因数和电容量时，需要记录试验时的环境温度和湿度，雷电冲击干耐受试验应在工频耐受电压试验前进行。

3．抽检地点套管抽样检测地点选在套管制造厂内，抽检人员应对试验项目所用仪器设备的校准情况和有效期限进行核实。

可委托具备第三方检测资质的检测机构进行，套管国家级检测机构有：国家变压器质量监督检验中心（沈阳变压器研究院）、电力工业电力设备及仪表质量检验测试中心（中国电科院北京院区）、电力工业电气设备质量检验测试中心（中国电科院武汉院区）、西安高压电器研究院。

附录1：220千伏及以上变压器用套管抽检数据记录表格附录2：220千伏及以上变压器用套管抽检问题分析报告附录3：220千伏及以上变压器用套管抽检数量统计表格附录4：220千伏及以上变压器用套管抽检合格情况统计表格附录5：220千伏及以上变压器用套管抽检不合格产品和供应商处理情况统计表格附录1220千伏及以上变压器用套管抽检数据记录表格1、试品规格2、检验项目及检验结论:试验结果确认签字：项目单位：变压器制造厂：套管制造厂：检测方：监督人员：附录2220千伏及以上变压器用套管抽检问题分析报告附录3220千伏及以上变压器用套管抽检数量统计表格附录4220千伏及以上变压器用套管抽检合格情况统计表格附录5220千伏及以上变压器用套管抽检不合格产品和供应商处理情况统计表格。

变压器绕组连同套管的介质损耗因数测量一、工作目的发现变压器绕组绝缘整体受潮程度。

二、工作对象SL7-1000/35型电力变压器变压器一次绕组连同套管三、知识准备见第一篇第四章、第二篇第七章第三节四、工作器材准备序号名称数量1 介质损耗测试仪1套2 试验警示围栏4组3 标示牌2个4 安全带2个5 绝缘绳2根6 低压验电笔1支7 拆线工具2套8 湿温度计1支9 计算器1个10 放电棒1支11 接地线2根12 短路铜导线2根13 高压引线1根14 低压引线1根五、工作危险点分析(1)实验前后充分放电；(2)介质损耗测试仪一定要接地；(3)禁止湿手触摸开关或带电设备；(4)注意与其他相邻带电间隔的协调。

六、工作接线图图1介质损耗因数测试试验接线示意图七、工作步骤1. 试验前准备工作。

1)布置安全措施；2)对变压器一、二次绕组充分放电；3)试验前应将变压器套管外绝缘清扫干净；4)测量并记录顶层油温及环境温度和湿度。

2．试验接线。

1)将介质损耗测试仪接地端接地。

2)二次绕组短路接地、非测量绕组套管末屏接地；3)高压绕组短路接高压芯线；4)两人接取电源线，并用万用表测量电压是否正常，测试电源盘继电器是否正常工作；5)复查接线；6)接通电源。

3．试验测试过程，参数设定。

1)打开介质损耗测试仪，在菜单中选取反接法；2)对于额定电压10KV及以上的变压器为10KV，对于额定电压10KV及以上的变压器，试验电压不超过绕组的额定电压；3)打开高压允许开关，进行升压，4)测试介质损耗，5)填写试验报告。

4．测量结束的整理工作。

1)关闭高压允许开关，抄录数据；2)关闭介质损耗测试仪，切断试验电源；3)用放电棒对变压器一次绕组充分放电；4)收线，整理现场。

八、工作标准1）当变压器电压等级为35kV 及以上且容量在8000kV A及以上时，应测量介质损耗角正切值tanδ ；2 ）被测绕组的tanδ 值不应大于产品出厂试验值的130%；3 ）当测量时的温度与产品出厂试验温度不符合时，可按下表换算到同一温度时的数值进行比较。

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一、对变压器套管进行介质损耗因数tanδ测量的意义在电压的作用下，电介质会产生一定的能量损耗，我们把这部分损耗称为介质损耗或者介质损失，通过测量介质损耗因数可以发现设备一系列绝缘缺陷，如绝缘整体受潮、老化、绝缘气隙放电等。

通常用tanδ来表示介质损耗的大小，当介质损耗tanδ值越大，则对应的有效功率因数降低，能够直观的反映出设备绝缘效果的优劣性，对于同一台设备，绝缘良好，则介质损耗就小，绝缘受潮或者老化，介质损耗就大，通过对介质损耗的测量，从而对设备的绝缘性能进行判断，对设备的安全运行具有重要的意义。

二、套管调试误差事例完成了220kV高压备用变压器安装工作后，对变压器套管进行相应的电气试验，在进行HV-LV1、HV-LV2、LV1-LV2的介质损耗因数tanδ试验过程中，实测的tanδ值分别为0.00339、0.00348、0.00339(现场试验时油温1℃)，出厂试验值分别为0.00312、0.00318、0.00252(出厂试验时油温13.7℃)，统一换算到油温20℃时的tanδ值为：0.00576、0.00592、0.00576（现场值换算）；0.00368、0.00375、0.00297（出厂值换算），发现三组数值均超出出厂试验值的130%，不满足《电气设备交接试验标准》GB50150-2016中套管连同绕组的tanδ值不应大于出厂试验值的130%的要求。

三、原因分析及控制措施通过事例可以看出，现场试验时的油温为1℃，与出厂试验时的13.7℃油温相差较大，为尽量保证试验的准确性，查找问题的所在，决定在环境温度较高的时候对套管进行重新清理及电加热后，由施工单位与设备厂家自带出厂试验时的仪器分别再进行一次试验发现，两家单位对HV-LV1、HV-LV2、LV1-LV2的测试数据偏差不大，但与出厂试验值存在较大变化，其中LV1-LV2的tanδ值呈偏大趋势；HV-LV1、HV-LV2的tanδ值呈偏小趋势，针对此种情况进行分析发现：现场对HV-LV1、HV-LV2、LV1-LV2的测试采用正接线法，而出厂试验采用是反接线法（出厂试验规程要求为正接线法），属于出厂试验方法错误的原因，设计通过采用正接法对其出厂值进行换算得到的数据换算及对比发现，此次试验数据满足《电气设备交接试验标准》GB50150-2006中套管连同绕组的tanδ值不应大于出厂试验值的130%的要求，经设计确认此套管性能满足投运要求，最终决定tanδ值以厂家现场实测的值为判断依据。